邵海龍，梁嵇暉
?。ㄎ湟膶W(xué)院 機電工學(xué)院,福建 武夷山 354300）
摘要： 家用窗簾的智能控制系統(tǒng)主要由直流電機、HC06藍牙模塊和AT89C52單片機組成。該系統(tǒng)具備手動控制、藍牙遙控和自動控制三種功能。硬件利用按鍵實現(xiàn)手動和自動模式的切換，選擇HC06藍牙模塊接收控制命令，采用DTH11溫濕度傳感器和光敏電阻對室內(nèi)環(huán)境進行自動檢測，并根據(jù)檢測結(jié)果控制直流電機動作，實現(xiàn)對室內(nèi)窗簾的自動控制。該系統(tǒng)具有性價比高、運行穩(wěn)定、抗干擾性強等優(yōu)點，解決了傳統(tǒng)窗簾控制手段單一、智能化低的缺點。
中圖分類號：TP272文獻標(biāo)識碼：ADOI： 10.19358/j.issn.1674-7720.2017.04.017
引用格式：邵海龍，梁嵇暉.智能窗簾控制系統(tǒng)［J］.微型機與應(yīng)用，2017,36（4）：56-58.
0引言
微電子技術(shù)和無線通信技術(shù)的不斷進步，推動了家居智能化的發(fā)展。智能窗簾控制系統(tǒng)作為智能家居的重要組成部分，逐漸地走進了人們的生活，給人們提供了方便、舒適的生活環(huán)境。本文將傳感器檢測技術(shù)、單片機控制技術(shù)和藍牙通信技術(shù)相結(jié)合，設(shè)計出一款能夠根據(jù)當(dāng)前環(huán)境溫濕度、光照強度大小自動控制開關(guān)窗簾的控制系統(tǒng)。系統(tǒng)可在手動模式和自動模式進行任意切換，解決了傳統(tǒng)窗簾控制手段單一的缺點，使設(shè)計更加人性化。為了進一步提高系統(tǒng)控制的靈活度，系統(tǒng)設(shè)計中采用HC06藍牙模塊，實現(xiàn)了本地控制端和藍牙遙控設(shè)備之間的無線通信，滿足了家用窗簾遠程控制的需求［1］。
1系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計
智能窗簾控制系統(tǒng)以AT89C52單片機為主控制芯片，硬件由電源模塊、按鍵采集模塊、溫濕度采集模塊、光強采集模塊、AT89C52主控模塊、LED顯示模塊、電機驅(qū)動模塊、報警模塊和通信模塊組成。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。
2系統(tǒng)硬件電路設(shè)計
智能窗簾控制系統(tǒng)的硬件共由9部分組成，根據(jù)電路工作的特性，設(shè)計中將它們分為電源電路、采集控制電路和通信電路。
2.1電源電路設(shè)計
系統(tǒng)硬件中直流電機和電機驅(qū)動芯片需要使用直流12 V進行供電,其他硬件部分需要直流5 V供電。本設(shè)計供電電源選擇直流24 V 5 A的蓄電池電池作為供電源。輸入的24 V電壓經(jīng)過LM7812和LM7805轉(zhuǎn)換出直流12 V和5 V輸出，為系統(tǒng)硬件供電。電源電路如圖2所示。
2.2采集控制電路設(shè)計
采集和控制電路由輸入采集電路、主控單元電路、輸出控制電路三部分組成。輸入采集電路包括對環(huán)境溫濕度、環(huán)境光照強度和輸入按鍵信息的采集；主控單元設(shè)計包括單片機最小工作系統(tǒng)設(shè)計；輸出控制部分包括對直流電機動作控制、蜂鳴器發(fā)生控制和LED輸出指示燈的控制。采集和控制電路如圖3所示。
?。?）輸入采集電路設(shè)計
輸入采集電路有由溫濕度采集電路、光強采集電路和按鍵采集電路三個部分組成。
?、贉貪穸炔杉娐吩O(shè)計
溫濕度采集選擇DHT11溫度傳感器，傳感器的輸出接到單片機P1.0引腳上。單片機通過讀取P1.0口輸入數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對環(huán)境溫濕度的檢測。
?、诠庹諒姸炔杉娐吩O(shè)計
光強采集選擇光敏電阻模塊，采集的數(shù)據(jù)通過2腳接單片機P0.7引腳上?？捎脝纹瑱C內(nèi)部A/D轉(zhuǎn)換功能，實現(xiàn)對環(huán)境光照強度的檢測。
?、郯存I采集電路設(shè)計
設(shè)計四個按鍵分別代表“手動按鍵”、“自動按鍵”、“開窗簾按鍵”和“關(guān)窗簾按鍵”四種輸入的控制命令。
（2）主控單元設(shè)計
主控單元由單片機、晶振電路和復(fù)位電路三部分組成；晶振電路由12 MHz晶振和2個30 pF電容組成。晶振電路的作用是給單片機提供工作的時序；復(fù)位電路由RST復(fù)位按鍵、電解電容C5、電阻R31和R32組成，復(fù)位信號的輸出端接單片機的9腳。復(fù)位電路作用是給單片機提供一個復(fù)位信號，控制單片機回到上電狀態(tài)，解決單片機上電的瞬間，由于供電電壓的波動，可能導(dǎo)致單片機不能正常運行程序的問題。
?。?）電機驅(qū)動電路設(shè)計
單片機通過P2.7引腳和L298N的ENA引腳相連，控制直流電機的工作使能信號，通過P2.5和P2.6引腳與L298N的IN1和IN2相連，通過P2.5引腳和P2.6引腳下發(fā)電機運動的控制命令。L298N的OU1和OUT2輸出控制Motor1進行運動。D7~D10四個1N4148的保護二極管，防止電機斷電后產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢損壞電機。
2.3藍牙通信電路設(shè)計
藍牙通信電路由HC06藍牙模塊、MAX3232芯片及其輔助電路組成。MAX3232是電平轉(zhuǎn)換芯片，用于單片機和藍牙模塊之間的電平匹配。單片機的P3.0和P3.1引腳與MAX3232電平轉(zhuǎn)換芯片11和12引腳相連，利用單片機的內(nèi)置串口接收HC-06發(fā)送的控制命令。藍牙通信電路如圖4所示。
3系統(tǒng)軟件程序設(shè)計
3.1軟件主流程設(shè)計
系統(tǒng)軟件工作后，首先執(zhí)行初始化程序，初始化程序中完成對單片機IO引腳的分配以及定時器和串口的初始化。初始化完成后程序進入一個while（1）無限循環(huán)體。在循環(huán)中順序執(zhí)行如下操作：
?。?）初始化完成后執(zhí)行按鍵掃描程序，判斷出系統(tǒng)當(dāng)前的工作狀態(tài)。若為手動模式，則根據(jù)開關(guān)窗按鍵的按下狀態(tài)，調(diào)用電機控制程序，控制電機動作；若為自動模式，則進入步驟（2）。
?。?）首先調(diào)用通信程序，接收遙控端命令并進行處理，若接收命令為控制命令，則調(diào)用電機控制程序，控制電機動作。若為參數(shù)設(shè)置命令，則對接收參數(shù)保存，保存完成后，調(diào)用傳感器檢測程序，采集當(dāng)前環(huán)境參數(shù)，并根據(jù)采集結(jié)果判斷是否滿足開關(guān)窗條件。若不滿足則返回到步驟（1）。若滿足開關(guān)窗條件調(diào)用電機控制程序，控制電機動作，執(zhí)行步驟（3）。
（3）判斷是否到達電機動作的定時時間到，若未到規(guī)定時間則繼續(xù)執(zhí)行電機控制程序。若規(guī)定時間已到，則控制蜂鳴器發(fā)出報警提示音后，返回步驟（1）。軟件工作流程如圖5所示。
3.2通信程序設(shè)計
在通信過程中，藍牙遙控端發(fā)送下發(fā)控制命令，可以對環(huán)境參數(shù)調(diào)節(jié)點和窗簾的動作進行控制。下發(fā)的控制命令包括設(shè)置溫濕度和光照強度的開關(guān)點值、開窗簾命令和關(guān)窗簾命令［2］。下面將對通信雙方的通信協(xié)議進行介紹。
藍牙遙控端和系統(tǒng)控制端的數(shù)據(jù)收發(fā)采用十六進制，幀開始為AA，命令字符為（01，02），其中01代表下發(fā)窗簾動作命令，02代表設(shè)置環(huán)境調(diào)節(jié)點值。數(shù)據(jù)由3個字節(jié)組成，在下發(fā)窗簾動作命令時，數(shù)據(jù)第一個字節(jié)若為01代表關(guān)窗簾命令，若為02代表光窗簾命令，其余兩個字節(jié)數(shù)據(jù)默認(rèn)輸出00；在下發(fā)環(huán)境設(shè)置點命令時，1~3字節(jié)分別代表溫度值、濕度值和光照強度值。CRC校驗和用第6位表示。控制端接收環(huán)境設(shè)置點命令舉例如表1所示。
4結(jié)論
該智能窗簾控制系統(tǒng)以單片機為主控，現(xiàn)場利用無線和智能傳感器實現(xiàn)對窗簾的自動控制、手動控制和遠程控制功能。從實際應(yīng)用效果來看，該系統(tǒng)具有控制靈活、實用性強等優(yōu)點，能夠滿足家居生活對窗簾的自動控制要求，具有一定的推廣價值和市場應(yīng)用前景。
參考文獻
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